资源简介

(共28张PPT)
中物理
1.2 模拟信号与数字信号
粤教版（2019） 信息技术（高中）
（必修一）
1
课堂导入
观看视频：汽车灯语
1
课堂导入
实验探究
在航海灯语系统中，灯语是一种通信手段，我们在前面的视频中也了解了汽车灯语，随着科技的发展，灯语已经通过计算机网络实现了灯光信号的自动发送、获取和识别。
SOS是国际摩斯密码救难信号，通常使用手电筒传递求救信息。
1
课堂导入
实验探究——实验步骤
1、两人一组，一人控制手电筒开关，从下表中选取字母用摩斯密码发送信号，另一人观察手电筒发出的光信号，记录数据，并使用摩尔斯密码翻译这组数据。
2、双方核对信息，多次重复实验。
3、通过分析实验数据，总结该方法传递信息的利弊，提出改进方法。
4、设计一套自己的灯语，用“密码”发送出去。
字母 摩斯密码 灯光
D ●● 长短短
R ● ● 短长短
信号是表示消息（信息）的物理量，信号是运载消息的工具，是消息的载体。
一
信号
古代人利用点燃烽火台而产生的滚滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵的消息，这属于光信号。
信息：敌人入侵
信号是表示消息（信息）的物理量，信号是运载消息的工具，是消息的载体。
一
信号
当我们说话时，声波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号。
信息：谈话内容
信号是表示消息（信息）的物理量，信号是运载消息的工具，是消息的载体。
一
信号
遨游太空的各种无线电波、四通八达的电话网中的电流等，都可以用来向远方表达各种消息,这属电信号。
信息：电信号里的内容
信号是载体，我们需要的是载体中的内容—信息。
一
信号
人们通过对光、声、电信号进行接收，才知道对方要表达的消息。
一
信号
对于自然界的信号，我们根据信号在时间上是否连续，也可以分为模拟信号与数字信号。在时间上连续的信号为模拟信号，在时间上离散的信号为数字信号。
太阳的位置是连续变化的，属于模拟信号。
红绿灯的信号是随着时间分别变化的，属于数字信号。
模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，信号的幅度、频率、相位随时间作连续变化，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值。
二
模拟信号
二
模拟信号
1、单一钢琴定音器产生的声波，就是简单的波形，仅仅包括一个单一频率。
单一频率波形示意图
二
模拟信号
2、人类或者管风琴的声音产生的声波，就是复杂波形，包含了许多不同频率的组合。
多频率组合波形示意图
结论：模拟信号是传导能量的一种方式，无论是有线相连的电话，还是无线发送的广播电视，都是通过模拟信号来传递信息的。
声波通过空气等介质来向远处传送能量，在传播的过程中，能量会不断被损耗而逐渐衰减。
二
模拟信号
模拟信号的衰减示意图
数字信号是对模拟信号进行采样、量化得到的信号，其信号的自变量、因变量都是离散的。
在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。
三
数字信号
开关电路中输出电压和电流脉冲就是离散的信号。
离散的脉冲信号
三
牛刀小试
1.请回答出以下信号是模拟信号还是数字信号？
时钟
电子时钟
电压表
万用表
模拟信号
数字信号
模拟信号
数字信号
三
牛刀小试
2.请回答出以下信号中不一样的一种是（ ）
A、温度信号
B、红绿灯信号
C、心电图信号
D、储蓄罐压力信号
B
三
讨论分析
参照课本P7-9页，分析、讨论模拟信号与数字信号在通信中的优劣，用简洁的语言描述出来。
四
模拟信号与数字信号的比较
名称 优点 缺点
模拟信号
数字信号
进行远距离传送时用哪种信号比较好？ 1.信息密度更高，处理过程更简单。
2.可以对自然界物理量的真实值进行尽可能逼近的描述。
1.在传播过程中，能量会不断被损耗而逐渐减弱。
2.抗干扰能力与保密性差。
1.数字信号的抗干扰能力强，有利于存储、加密与纠错。
2.保密性与可靠性强。
算法复杂，处理起来比模拟信号复杂
数字信号
向阳科创小组的成员为了研究太阳位置的变化规律，需要记录一天当中太阳的位置，并输入到计算机中。
五
科学探究
问题：太阳的位置在时间是连续的，可以无限分下去的，同样的，太阳的位置点也可以有无穷多个，咱们该如何把这么多的数据存储起来呢？需要将这么多的数据存储下来吗？
所以咱们要进行离散化的处理，比如早晨8点到10点，每隔5分钟，咱们记录一个太阳的位置，这样，储存的数据是不是大大减少了？现在，对于这个问题，咱们的时间变量，变成了每隔五分钟一个，咱们的太阳位置，也相对应的变成了离散化的，也就是说，时间是离散化的，幅值也是离散化的，变成了一个数字信号，也就可以交给计算机处理啦。
五
科学探究
结论：考虑到计算机内存的有限性和处理限度，需要将模拟信息转换成数字信号。
五
数字信号
思考
模拟信号如何变为数字信号呢？
五
模拟信号转换成数字信号的过程
采样
把模拟信号按适当的时间间隔得到各个时刻的样本值，使其转换成时间上离散、幅度上连续的脉冲信号。
模拟信号
采样信号
常见的采样频率有三种：44.1khz、22.5khz和11.025khz
五
模拟信号转换成数字信号的过程
量化
将采样信号幅度划分成若干量化等级，将采样后的信号幅度与所划分的各个量化等级进行比较，向下取最接近的量化等级的数值。
A
B
C
比如：
取样值A点的量化值为26
取样值B点的量化值为-100
取样值C点的量化值为105
五
模拟信号转换成数字信号的过程
编码
将量化后的采样值用二进制数码表示，并转换成由二进制编码0和1组成的数字信号。
采样信号
数字信号
五
思考
思考：采样点A.B.C的量化模拟值分别是26，-100,105，请问编码后的数值是多少？
六
总结
模拟信号：
指用连续变化的物理量所表达的信息，信号的幅度、频率、相位随时间作连续变化，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值。
对模拟信号进行采样、量化得到的信号，其信号的自变量、因变量都是离散的。
数字信号：
六
课堂练习
1、数字信号和模拟信号的不同之处是（ ）
A、数字信号在大小和时间上连续，而模拟信号则相反
B、数字信号在大小和时间上均不连续，而模拟信号则相反
C、数字信号在大小上不连续，时间上连续，而模拟信号则相反
D、数字信号在大小上连续，时间上不连续，而模拟信号则相反
2、数字信号相对于模拟信号而言有许多优势，以下不属于数字信号优势的是（ ）
A、方便存储 B、传输过程中不容易被干扰
C、处理实时性强 D、方便压缩传输
3、进行远距离传送时用哪种信号比较好？
B
C
数字信号
谢谢观赏！1.2.1模拟信号和数字信号
《模拟信号和数字信号》教学设计
学科：信息技术 授课年级：高一
课程名称 《模拟信号和数字信号》 计划学时 1学时
教学目标 1.了解信号的内涵和人们接收信号的方式。2.掌握模拟信号和数字信号的内涵和定义;3.分析归纳模拟信号和数字信号的优点和缺点；4.激发学生学习兴趣，提升信息技术学科素养。
教学重点 模拟信号和数字信号的内涵、优缺点比较
教学难点 模拟信号和数字信号的优缺点比较
教学方法 讲授法、任务驱动法、自主探究法
教学过程
教学环节 教师活动
创设情境激趣导入 1.播放视频《汽车灯语》视频，讲述汽车灯语可以表达不同的信息。2.实验探究:摩斯密码中的国际求救信号SOS，展示SOS如何发送信号。
知识点1：信号的内涵和人们接收信号的方式 1.烽火台的浓烟传递敌人入侵的消息，这属于光信号。2.说话时的声波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号。3.无线电波、四通八达的电话网中的电流可以用来向远方表达各种消息,这属电信号。 总结：信号是表示消息的物理量，信号是运载消息的工具，是消息的载体。人们通过对光、声、电信号进行接收，才知道对方要表达的消息。
知识点2：模拟信号和数字信号的定义 模拟信号:指用连续变化的物理量所表达的信息，信号的幅度、频率、相位随时间作连续变化，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值。注意：模拟信号是传导能量的一种方式。例如，声波通过空气等介质来向远处传送能量，在传播的过程中，能量会不断被损耗而逐渐衰减。数字信号:对模拟信号进行采样、量化得到的信号，其信号的自变量、因变量都是离散的。例如：开关电路中输出信号和电压脉冲都是离散的信号。
知识点3：模拟信号和数字信号的优缺点 各小组进行探究：模拟信号和数字信号的优缺点，完成如下表格：任务一：比较模拟信号和数字信号名称优点缺点模拟信号技术要求简单保密性差，抗干扰能力弱。数字信号抵抗电路干扰和环境干扰的能力强。易于存储，加密与纠错技术要求复杂，占用频带较宽，数模转化时会带来量化误差。进行远距离传输时哪种信号比较好？数字信号
课堂练习 1、数字信号和模拟信号的不同之处是（ B ）A、数字信号在大小和时间上连续，而模拟信号则相反B、数字信号在大小和时间上均不连续，而模拟信号则相反C、数字信号在大小上不连续，时间上连续，而模拟信号则相反D、数字信号在大小上连续，时间上不连续，而模拟信号则相反2.数字信号相对于模拟信号而言有许多优势，以下不属于数字信号优势的是（ C ）A.方便存储 B.传输过程中不容易被干扰C.处理实时性强 D.方便压缩传输3.进行远距离传送时用哪种信号比较好？数字信号
总结回顾 信号的内涵和人们接收信号的方式；模拟信号和数字信号的内涵和定义；模拟信号和数字信号的优点和缺点。

展开更多......

收起↑